Ученые объяснили связь боли в шее и плечах. Биомеханическая модель поможет в реабилитации
Российские ученые создали биомеханическую модель, которая описывает взаимосвязь движений шеи и плеча. Включая 23 мышцы, она позволяет анализировать наклоны и повороты головы, движения плечевого пояса и помогает понять причины боли в этих областях. Разработка открывает новые возможности для диагностики и реабилитации пациентов с травмами и патологиями позвоночника. Исследование поддержано Российским научным фондом и опубликовано в журнале Scientific Reports.
По данным Международной ассоциации по изучению боли, от 20% до 50% людей страдают болями в области шеи и плеч, а в 10% случаев эти боли возникают одновременно. Определить причину часто сложно, поскольку дисфункции одного отдела могут влиять на другой. Например, травмы плеча могут вызывать боли в шее, а грыжи межпозвоночных дисков нередко приводят к дискомфорту в плече и руке.
Команда ученых из Института вычислительной математики РАН, Сеченовского университета и Московского физико-технического института объединила существующие модели позвоночника, грудной клетки, шеи и плеча, чтобы создать комплексное представление о движении этих зон.
«В большинстве случаев болевой синдром в области плеча, надплечья и шеи рассматривают по отдельности. Мы показали, что шея и плечо действуют как единый кинематический узел»
— Евгений Калинский, доктор медицинских наук, травматолог-ортопед
Для проверки модели исследователи провели эксперимент: 25-летнему мужчине установили 40 нательных датчиков на кости плечевого пояса и позвоночника. Датчики фиксировали движения при пожимании плечами, наклонах и поворотах головы, отведении и сгибании плеча. Полученные данные помогли уточнить параметры модели и сделать ее максимально точной.
Модель также позволила смоделировать минимальную мышечную активность, необходимую для поддержания позы стоя. Тестирование показало, что она устойчива к небольшим изменениям параметров и воспроизводит движения с высокой точностью – средняя погрешность составила всего 1,5 см.
«Мы надеемся в будущем создать систему поддержки принятия врачебных решений. Для этого модель нужно адаптировать для клинической практики, что потребует значительных усилий»
— Юрий Василевский, доктор физико-математических наук, профессор, член-корреспондент РАН
Разработка поможет врачам анализировать движения пациентов и выявлять отклонения от нормы. Сравнение работы мышц у здоровых людей и у пациентов с травмами позволит создавать индивидуальные программы реабилитации.
Исследователи планируют доработать модель для автоматизированного анализа данных и дальнейшего внедрения в клиническую практику. Открытый доступ к разработке позволит другим ученым использовать ее в своих исследованиях и медицине будущего.
Источник информации и фото: пресс-служба Российского научного фонда